Лабораторная работа № 1 изучение процесса обработки на токарных станках

Цель работы: изучить процесс токарной обработки деталей, технологических возможностей токарных станков, приспособлений и режущего инструмента

Оборудование, приспособления, инструмент, материалы:станок токарно-винторезный, станочные приспособления, оснастка, измерительный инструмент (штангенциркуль, микрометр), режущий инструмент (резцы разные, сверла, метчики, плашки, резьбонакатные головки и другие), масло машинное, охлаждающая жидкость.

Краткие теоретические сведения

Токарные станки предназначены для обработки деталей с цилиндрическими, коническими, фасонными и другими поверхностями вращения. При этом с поверхности заготовки резцами и другими инструментами срезается определенный слой металла – припуск. Обработка ведется за счет двух основных движений: вращения заготовки с расчетной скоростью – главного движения и поступательного перемещения инструмента – движения подачи.

В соответствии с классификацией ЭНИМС токарные станки имеют следующие типы (вторая цифра в модели):

0  автоматы и полуавтоматы специализированные;

1  автоматы и полуавтоматы одношпиндельные;

2  автоматы и полуавтоматы многошпиндельные;

3  револьверные;

4  сверлильно-отрезные;

5  карусельные;

6  токарно-винторезные и лобовые;

7  многорезцовые;

8  специализированные;

9  разные.

Токарные станки относятся к первой группе металлорежущих станков согласно классификации.

Несмотря на большое разнообразие конструкций, все токарно-винторезные станки имеют типовое устройство: станина, передняя бабка, суппорт, задняя бабка, фартук, коробка передач, гитара сменных колес и тумбы. Порядок проведения основных проверок токарного станка нормальной точности проводится по государственному стандарту. При обработке точением необходимо знать процесс резания: образование стружки, геометрию резцов, стойкость режущего инструмента, силы сопротивления резанию, теплообразование и охлаждение при резании, методы заточки резцов, расчет и выбор режимов резания и норм времени при точении, а также практические приемы и переходы. При токарной обработке следует учитывать: механические свойства обрабатываемого металла, планшайбы и угольники, люнеты, копировальные приспособления), вспомогательные – державки резцов, сверлильные и резьбонарезные патроны, оправки насадных инструментов и др.

Токарные работы включают: обработку наружных цилиндрических и торцовых поверхностей, обработку цилиндрических отверстий и центрирование, обработку конических и фасонных поверхностей, отделку поверхностей и нарезание резьб, обработку деталей со сложной установкой (установка в люнетах, в планшайбах и угольниках, обработка эксцентричных деталей).

Правила техники безопасности

До начала работы.

1. Привести в порядок одежду: застегнуть обшлага рукавов, заправить одежду так, чтобы не было свисающих концов, убрать волосы под головной убор.

2. Привести в порядок рабочее место: убрать все лишнее, подготовить и аккуратно разложить необходимые инструменты и приспособления, сложить заготовки в предназначенный для них ящик.

3. Проверить состояние станка: убедиться в надежности крепления ограждающих щитков ременной передачи и гитары сменных колес, посмотреть, не оборван ли заземляющий провод, на холостом ходу проверить исправность кнопок ПУСК, СТОП, тормоза, действие и фиксацию рычага управления и переключения станка. О всех обнаруженных неисправностях станка доложить руководителю. До их устранения к работе на станке не приступать.

Во время работы.

1. Надежно закреплять инструменты, приспособления и заготовки.

2. Не пользоваться неисправными или значительно изношенными патронами, центрами, ключами.

3. При установке на станок тяжелых приспособлений и заготовок массой более 16 кг применять подъемные устройства или прибегать к помощи подсобного рабочего.

4. На ходу станка не производить установку и снятие заготовок и инструментов, измерение детали, регулировку, чистку и смазку станка.

5. Не тормозить станок рукой о патрон.

6. Стружку удалять со станка только специальным крючком, щеткой или скребком.

7. Не облокачиваться на станок и не прижиматься к нему во время работы.

8. Не допускать значительного выхода кулачков из корпуса патрона. Пользоваться для этого патронами соответствующих размеров.

9. Закрепив заготовку в патроне, проверить, вынут ли ключ.

10. При образовании фонтанирующей стружки работать в очках или пользоваться защитным экраном.

11. Применять правильные приемы работы: подводить режущий инструмент к вращающейся заготовке, а выключать ее вращение после отвода инструмента; не поддерживать отрезаемую заготовку рукой; при полировании не зажимать шлифовальную шкурку на детали рукой в обхват; при опиливании и полировании стоять у станка под углом 45°к оси центров станка с разворотом вправо.

12. Соблюдать порядок на рабочем месте: правильно укладывать заготовки и детали, не загромождать проходы, своевременно убирать стружку, следить, чтобы пол не заливался охлаждающей жидкостью и маслом, под ногами иметь сухую деревянную решетку.

13. Не открывать дверцы и крышки электроаппаратуры.

14. При появлении искр на деталях станка или ощущения тока при соприкосновении с ним работу прекратить и принять меры по исправлению электропроводки.

15. Станок во время работы нельзя оставлять без надзора. При любом, даже кратковременном, прекращении работы выключать электродвигатель.

16. При недостаточном освещении обязательно включать дополнительный осветительный прибор на станке так, чтобы свет попадал непосредственно в зону резания.

После окончания работы.

Отключить станок от электросети, привести в порядок рабочее место, смазать станок.

Порядок выполнения работы

Изучить технологические возможности токарного станка.

1. Обточить цилиндрическую поверхность детали [1].

1.1. Установить заготовку на станке. Способ установки и закрепления заготовки на станке выбирают в зависимости от размеров, жесткости и точности обрабатываемой детали (табл.1).

При этом следует учитывать механические свойства металла, а также возможную термическую обработку поверхности.

Заготовка, устанавливаемая в патроне, должна быть надежно закреплена без заметного биения. Длина зажимаемой части в кулачках патрона должна составлять примерно 1/3 общей длины заготовки. При необходимости заготовку выверяют на отсутствие биения. «Бьющий» участок поверхности определяют по риске, оставляемой мелом, поднесенным к вращающейся заготовке. Затем, остановив станок, легкими ударами молотка с мягким бойком приводят заготовку в правильное положение, которое проверяют аналогично повторным включением шпинделя станка. Затем выверенную заготовку закрепляют окончательно. Перед выполнением установок в патроне и заднем центре или в центрах следует убедиться в правильном поперечном положении задней бабки. Соосность пиноли и шпинделя проверяют совмещением установочных рисок или платиков на корпусе и плите задней бабки. Это же можно выполнить определением конусности у предварительно обточенной заготовки. Если диаметр обработанной поверхности у заднего центра меньше, чем у переднего, то заднюю бабку следует сместить от себя. Когда же диаметр в этом месте увеличен – ее смещают на себя.

Таблица 1

Основные способы установки заготовок на токарном станке

Способ установки	Назначение
В трехкулачковом самоцентрирующем патроне	Для коротких заготовок круглой формы при длине выступающей части из кулачков не более 2…3 диаметров
В патроне и заднем центре	Для заготовок при длине выступающей части из кулачков патрона более 3 диаметров. Такая установка обеспечивает повышенную жесткость крепления и применяется преимущественно при черновой обработке валов
В центрах	Для деталей типа валов, при необходимости выдержать строгую соосность обрабатываемых поверхностей. Установка в центрах обладает недостаточной жесткостью, поэтому ее применяют в основном при чистовом обтачивании деталей
На оправке	Для деталей, имеющих обработанное отверстие. Такая установка позволяет получить высокую точность взаимного расположения наружных и внутренних поверхностей

При установке заготовки в патроне и заднем центре ее предварительно закрепляют за короткую часть, поджимают зацентрованный противоположный торец задним центром, после чего производят окончательное закрепление кулачками патрона. Чтобы заготовка не смещалась в осевом направлении, ее левый торец рекомендуется поджать к шпиндельному упору.

При установке в центрах на конец заготовки прочно закрепляют хомутик. Если поверхность этого участка чисто обработана, то под зажимной винт подкладывают прокладку из мягкого металла. Для повышения жесткости установки пиноль задней бабки должна иметь минимальный вылет из корпуса и прочно закреплена. Биение рабочего конуса переднего центра проверяется индикатором и должно быть не более 0,01 мм.

1.2. Обработать наружные поверхности заготовки проходным прямым или отогнутым или упорным резцами, выбор которых определяется формой и жесткостью детали (рис. 1). Высоту установки резца регулируют набором мерных металлических прокладок и проверяют по вершинам центров или подрезкой торца заготовки, закрепленной в патроне; при

правильной установке – в центре подрезанного торца не должна оставаться бобышка.

а б в

Рис. 1. Типы токарных резцов: а - проходной упорный отогнутый с углом φ = 90° – для обтачивания нежестких валов, ступенчатых поверхностей, подрезания торцов и уступов; б - проходной прямой с углом φ = 45°, 60° и 75° – для обтачивания и снятия фасок; в - проходной отогнутый с углом φ = 45° – для обтачивания, подрезания торцов и снятия фасок

Резцы следует располагать перпендикулярно оси обрабатываемой детали. Для обеспечения достаточной жесткости крепления длина выступающей части резца из резцедержателя не должна превышать 1,5 высоты стержня резца.

1.3. В зависимости от величины припуска, точности и жесткости детали обработку вести за один или несколько проходов. Чистовой проход выполнять с минимальной глубиной резания обычно 0,5…1,0 мм. Резец установить на необходимый диаметр обтачиваемой поверхности по лимбу поперечной подачи. Для этого его подвести до касания с поверхностью вращающейся заготовки. Когда появится слабо заметная риска, резец отвести в сторону, лимб установить на нуль и подать суппорт поперечно вперед на требуемый размер. Механическую продольную подачу включить после того, как резец врежется в металл ручным перемещением суппорта. Установить резец на точный размер методом пробного обтачивания конца (торца) заготовки на длину 3…5 мм.

По результатам измерения диаметра полученной поверхности резец подать окончательно на размер по лимбу. Длину обтачивания выдерживать разметкой заготовки или по лимбу продольной подачи. В первом случае на заготовке протачивают риску на определенном расстоянии от торца, расположение которой измеряют линейкой или штангенциркулем. Пользуясь для этой цели лимбом продольной подачи, резец подвести к торцу заготовки, установить лимб на нуль и ручным продольным перемещением суппорта врезать его в металл. Затем включить механическую продольную подачу и выполнить обтачивание. Подачу выключить не доходя 2…3 мм до требуемого размера. Оставшуюся часть обработать ручным перемещением суппорта.

При пользовании лимбами следует учитывать наличие и величину зазора в соответствующей передаче. Поэтому во время отсчета размеров маховичок ручной подачи суппорта необходимо плавно поворачивать только в одну сторону. Если допущена ошибка и лимб повернут на большее число делений, чем требуется, то маховичок поворачивают в обратную сторону на 0,5…1 оборота, а затем, вращая в прежнем направлении, доводят до нужного деления. При обтачивании деталей со ступенчатыми поверхностями уступы небольшой высоты, примерно до 5 мм, подрезают продольным движением упорного резца в конце рабочего хода суппорта. Более высокие уступы обрабатывать поперечной подачей, а упорный резец установить так, чтобы угол между его главной режущей кромкой и плоскостью уступа составлял около 5…10°.Режимы резания при обтачивании выбирать в соответствии с конкретной деталью и ее материалом. В случае возникновения брака при обтачивании поверхностей использовать рекомендации, предусмотренные табл. 2.

2. Подрезать торцы.

2.1. Установка заготовки и выбор резцов производится аналогично пп.1.1, 1.2 [1].

2.2. Торцовые поверхности обрабатывать за один или несколько проходов в зависимости от величины припуска, чистоты и точности обработки. Для получения требуемого расстояния обрабатываемого торца относительно других поверхностей детали (уступа или противоположного торца) резец установить на определенную глубину резания. Для этого ручной поперечной подачей выполнить небольшую пробную проточку и измеряют расстояние полученного уступа. Затем по результату измерения подать резец на необходимый размер по лимбу продольной подачи. Чтобы исключить потерю времени на выполнение пробных проточек и измерения при обработке каждой последующей детали, заготовкам придают постоянное продольное положение на станке посредством шпиндельных упоров. Это дает возможность при подрезании торца первой детали, когда достигнут требуемый размер, установить лимб продольной подачи на нуль и все остальные детали обрабатывать без пробной проточки и измерения. Торец подрезать поперечной подачей резца. Если подача ручная, то для предотвращения сдвига суппорта в сторону в результате отжима резца силами резания его удерживают маховичком продольной подачи либо каретку закрепляют на станине, когда производится только подрезка торца. При подрезании торцов глубина резания назначается так же, как и при продольном точении.

В случае возникновения брака при обтачивании поверхностей детали следует использовать рекомендации, предусмотренные (см. табл. 2).

Таблица 2

Брак при обтачивании цилиндрических поверхностей

Вид брака	Причины	Способы устранения
1	2	3
Не выдержан диаметр поверхности	Неточность измерений; измерение сильно нагретой детали; не выдержан люфт при установке резца на размер по лимбу	Проверить точность измерительного инструмента; не прилагать больших усилий при измерении; подводить рабочие поверхности измерительного инструмента без перекоса к поверхности детали; охлаждать нагретую деталь перед измерением; при отсчете по лимбу поворачивать маховичок подачи только в одну сторону
Не выдержана длина обработки	Неточная разметка по длине; несвоевременно выключена продольная подача суппорта; различное продольное положение заготовки при обтачивании по упорам	При разметке длины обработки располагать линейку строго параллельно оси заготовки; механическую подачу суппорта выключать за 2…3 мм до требуемого размера; при работе на станке, заготовку поджимать к шпиндельному упору, к уступам или выточкам кулачков патрона; применять поводково-плавающий центр при установке в центрах
Чернота на обработанной поверхности	Мал припуск; кривизна заготовки; неправильная установка заготовки в патроне; смещение центровых отверстий с оси заготовки	Проверить заготовку на достаточность припуска и отсутствие кривизны; не применять кривые заготовки; повысить точ-ность установки заготов- ки на станке; заготовки со значительным смещением центровых отверстий не применять

Окончание табл. 2

1	2	3
Конусообразность обрабатываемой поверхности	Несоосность пиноли задней бабки с осью шпинделя; большой вылет заготовки из кулачков патрона	Выверить соосность центров станка; поджать заготовку задним центром
Овальность обрабатываемой поверхности	Неравномерный износ переднего подшипника шпинделя	Отремонтировать станок
Бочкообразность обрабатываемой поверхности	Прогиб нежесткого вала при установке в центрах или в патроне и заднем центре	Уменьшить глубину резания и подачу; применять проходной упорный резец; установить резец немного выше линии центров; применять дополнительную опору – люнет
Седлообразность обрабатываемой поверхности	Отжим заднего центра; повышенный износ направляющих задней бабки – задний центр ниже переднего	Уменьшить вылет пиноли и прочно ее закрепить; отремонтировать станок
Несоосность поверхностей детали	Радиальное биение рабочих поверхностей кулачков патрона или переднего центра	Расточить кулачки патрона; применять разрезную втулку, расточенную по диаметру закрепляемой поверхности заготовки; протереть отверстие шпинделя и хвостовик центра;
Недостаточная чистота обработки	Большая подача; малая скорость резания; мал радиус закругления вершины резца, тупой резец; большая вязкость обрабатываемого материала; нежесткое крепление резца и заготовки; увеличены зазоры в направляющих суппорта	Подобрать правильный режим резания; увеличить радиус закругления вершины резца; заточить резец;); уменьшить вылет резца; применить более жесткое крепление заготовки на станке; отрегулировать зазоры в направляющих суппорта
Повторяющиеся кольце-вые риски на обработан-ной поверхности	Неравномерный износ рейки или реечной шес-терни подачи суппорта	Отремонтировать станок

.

3. Выточить наружную (внутреннюю) прямоугольную канавку [1].

3.1. При вытачивании канавок следует использовать канавочные резцы (прорезные), как показано на рис. 2.

3.2. При вытачивании канавок необходимо соблюдать размеры канавок – ширину и глубину или диаметр дна, расстояние до торца или уступа, форму канавки, чистоту обработки. Канавки вытачивать поперечным движением резца за один или несколько проходов, количество которых зависит от условий резания. Чем выше жесткость детали и меньше твердость и прочность обрабатываемого металла, тем более широкую канавку можно прорезать за один проход. У стальных деталей средней жесткости за один проход обрабатывают канавки шириной до 10…12 мм, у менее жестких – до 5…6 мм. Виды брака при обработке торцов представлены в табл. 3.

На деталях из чугуна и цветных металлов можно прорезать за один проход канавку в 1,5…2 раза шире, чем на стальной детали.

Резец установить на требуемое расстояние от торца посредством линейки или лимба продольной подачи. В последнем случае его подводят до касания с торцом детали,

Рис. 2. Прорезные резцы для наружных и внутренних канавок

Таблица 3

Брак при обработке торцов

Вид брака	Причины	Способы устранения
Часть торца осталась необработанной	Мал припуск; перекос торца заготовки или неправильная ее установка в патроне	Проверить заготовку на достаточность припуска и отсутствие перекоса торца; устранить биение торца заготовки
Не выдержано расстояние торца относительно других поверхностей детали	Неточность измерений; неправильные приемы пользования лимбом	Внимательно произво-дить измерения; выбирать люфт в передаче при отсчетах по лимбам
Неплоскостность торца	Большая глубина резания и подачи; нежесткое крепление резца; боковой сдвиг суппорта во время резания	Обработать торец окончательно чистовым проходом; уменьшить вылет резца из резцедер-жателя; удерживать суп-порт от бокового сдвига маховичком продольной подачи или креплением каретки на станине
Торец неперпендикулярен к оси детали	Заготовка установлена с перекосом в патроне	Выверить положение заготовки в патроне
Грубая чистота обработки	Осевое биение шпинделя; большая подача; мал радиус закругления вершины резца; нежесткое крепление резца; работа тупым резцом	Отрегулировать подшипники шпинделя; уменьшить подачу; правильно заточить резец; установить нормальные зазоры

устанавливают лимб на нуль и перемещают суппорт продольно на необходимое расстояние. Если канавка обрабатывается за один проход, резец подводят до касания с вращающейся деталью, устанавливают лимб поперечной подачи на нуль и движением резца вперед вытачивают канавку на требуемую глубину. Широкие канавки вытачиваются за несколько проходов. Для этого при первом и последующих предварительных проходах прорезают канавку не на полную глубину, оставляя припуск 0,5…1,0 мм на чистовую обработку дна. При последнем проходе резец подают на полную глубину и продольным движением окончательно обрабатывают дно канавки.

Виды и причины брака: неточность размеров канавки по ширине и глубине; не выдержано расстояние канавки от торца или уступа; канавка получилась непрямоугольной; недостаточная чистота обработки.

Неточность размеров канавки по ширине, глубине и расстоянии от торца может получиться в результате неправильной ширины резца, неверной установкой на размер, неточностью при измерениях и отсчету по лимбу. Непрямоугольная форма канавки получается при неперпендикулярном расположении резца к оси детали. Недостаточная чистота обработки может быть вызвана грубой заточкой резца, большой его шириной, нежестким креплением резца и детали, а также завышенной поперечной подачей.

4. Отрезать заготовку [1].

4.1. Отделение необходимой части от длинной заготовки выполняется отрезными резцами, которые подразделяются на прямые и обратные (рис. 3).

Установка отрезного резца производится строго на уровне линии центров станка и перпендикулярно к оси заготовки.

4.2. Отрезание производить при закреплении заготовки в патроне. Место прореза должно быть ближе к кулачкам (не более диаметра заготовки).

Посредством линейки установить резец на требуемую длину заготовки. Включить вращение шпинделя и подвести резец к заготовке, врезать резец в металл при ручной подаче. Когда появится стружка, включают механическую поперечную подачу.

Отделяемая часть нередко отламывается раньше подхода резца к центру заготовки, и на торце последней остается небольшой выступ (бобышка). Для деталей, которые после отрезки не подрезаются, такое явление нежелательно.

Его можно избежать, если главную режущую кромку резца заточить под угол 8…10° к оси заготовки. При этом острая вершина должна находится на стороне отрезаемой части. Резцы с такой заточкой применяют для разрезания заготовок небольшого диаметра, так как наклонная режущая кромка может явиться причиной отжима и поломки головки резца.

а

б

Рис. 3. Отрезные резцы: а- для отрезания заготовок и вытачивания узких канавок;б- отрезной резец с усиленной головкой для отрезания заготовок большого диаметра

При отрезании заготовок большого диаметра возможна поломка резца в конце резания из-за того, что тонкая перемычка под действием веса заготовки и силы резания прогибается и резец защемляется в прорези. В этом случае необходимо, не доходя до центра примерно на 1,5…2,0 мм, отвести резец назад, выключить вращение шпинделя и отломить отрезаемую часть вручную. Так же поступают при отрезании длинных заготовок.

При разрезании крупных стальных заготовок выход стружки из узкой и глубокой прорези сильно затрудняется. В таком случае следует отрезать поочередным расширением прорези. Длинные заготовки большого диаметра, которые не проходят в отверстие шпинделя, разрезают при установке в патроне и заднем центре. Заготовку надрезают на части необходимой длины, оставляя между ними небольшие, но достаточно прочные для резания перемычки, которые разламывают после снятия заготовки со станка.

Режимы резания при отрезании выбираются из расчета того, что должны соответствовать глубине резания при ширине резания.

При отрезании может возникнуть брак: не выдержана длина заготовки из-за неточного измерения при установки резца на размер. Если надо выдержать повышенную точность длины отрезаемой части, то вначале следует надрезать ее на глубину 0,5…1,0 мм, измерить длину, а затем по этому результату установить резец на требуемый размер по лимбу верхних салазок; недостаточная чистота торца после отрезки. Причинами этого могут быть затупление резца, некачественная его заточка, нежесткое крепление резца, большая или очень малая подача.

5. Сверлить отверстие [1].

5.1. Заготовку установить в токарном патроне с наименьшим вылетом. Торец ее перед сверлением чисто подрезают. Для создания первоначального направления сверлу в центре торца делается небольшое конусное углубление. Его выполняют проходным упорным резцом или коротким жестким сверлом. Угол такого углубления делают на 20…30° меньше угла при вершине рабочего сверла. Соосность центров станка

проверяют аналогично, как и при обработке наружных цилиндрических поверхностей. Заднюю бабку закрепляют в таком положении, чтобы вылет пиноли был наименьшим. Сверла с коническими хвостовиками устанавливают непосредственно в отверстие пиноли или с помощью переходных втулок (конусов Морзе). Для установки сверл с цилиндрическими хвостовиками используют сверлильный патрон.

5.2. Сверление ведется с ручной подачей сверла за счет перемещения пиноли задней бабки. Выполняя сверление, необходимо соблюдать следующие правила:

- подводить сверло к вращающейся заготовке плавно, избегая удар;

- в начале резания подавать сверло медленно. Когда оно врежется в металл на глубину немного большую длины режущей части – подачу можно увеличивать;

- подачу сверла выполнять плавно, без рывков;

- на выходе из сквозного отверстия подачу резко уменьшить;

- прежде чем остановить станок, следует вывести сверло из отверстия;

- периодически очищать скопление стружки методом вывода сверла из отверстия;

- сверление пластичных материалов, в том числе сталей, выполнять с охлаждением эмульсией;

- при работе с механической подачей включать ее после врезания сверла в металл на длину режущей части, а выключать немного раньше окончания сверления.

При обработке глухих отверстий сверло подают на требуемую глубину по шкале или лимбу перемещения пиноли, либо по меловой риске, которую наносят на сверле.

Глубина резания при сверлении определяется размером сверла и равна ½ диаметра. Наиболее часто встречающийся брак при сверлении представлен в табл. 4.

6. Рассверливание и зенкование отверстий производится аналогично сверлению [1]. Глубина резания при рассверливании определяется по формуле

,

где - диаметр сверла, мм;- диаметр отверстия заготовки, мм.

7. Расточить отверстие [1].

7.1. Растачивание применяют в следующих случаях: для обработки отверстий больших диаметров; при исправлении направления отверстия после сверления; для обработки литых и кованных отверстий; для обработки отверстий ступенчатой формы; для обработки отверстий под развертывание.

Таблица 4

Брак при сверлении отверстий

Вид брака	Причины	Способы устранения
Завышен диаметр отверстия	Неправильно выбран диаметр сверла; неправильная заточка сверла (разная длина режущих кромок); биение шпинделя; несоосность центров станка	Заменить сверло; правильно заточить его; отрегулировать подшипники шпинделя; выверить соосность центров
Смещение оси отверстия с оси заготовки	Неправильная установка заготовки в патроне; неперпендикулярность торца к оси вращения заготовки или неровности на нем; неправильная заточка или недостаточная жесткость сверла	Выверить положение заготовки; чисто подрезать торец; правильно заточить сверло; перед сверлением надсверлить отверстие коротким сверлом; подпереть сверло обратной стороной резца
Грубая чистовая обработка	Тупое сверло, большая подача, несвоевременная очистка сверла от стружки, налипание частичек металла на ленточки сверла	Заточить сверло; уменьшить подачу; чаще выводить сверло из отверстия и очищать

7.2. Заготовка крепится в токарном патроне и выверяется по отверстию. Для облегчения пользования лимбом при растачивании глухих или ступенчатых отверстий заготовкам придают постоянное продольное положение на станке посредством шпиндельного упора или уступов обратных кулачков патрона. Для установки резца делают пробную расточку отверстия на глубину 2…3 мм. Полученную выточку измеряют, а затем подают резец по лимбу на требуемый размер. Когда размер достигнут, лимб поперечной подачи устанавливают на нуль и при таком положении пользуются им для расточки всех последующих деталей.

Механическую продольную подачу включают после подвода резца к вращающейся заготовке и появления стружки. Глубину растачивания выдерживают по лимбу продольной подачи или риске, наносимой на стержне резца. Выключить подачу следует за 2…3 мм до конца расточки глухого или ступенчатого отверстия. Оставшуюся часть обрабатывают ручной подачей. Подрезание дна отверстия или уступа выполняют резцами для глухих отверстий поперечной подачей. Во избежание деформации тонкостенных деталей и искажения формы отверстия их следует при растачивании закреплять в токарном патроне посредством разжимной втулки или цанговом патроне. При черновом растачивании глубину резания принимают практически в зависимости от припуска на обработку, жесткости резца и детали. При чистовом растачивании глубина резания определяется припуском на обработку и равна толщине срезаемого слоя за проход резца.

Допустимые скорости резания при растачивании отверстий можно выбирать по таблицам для наружного точения, умножая табличное значение на 0,85…0,9. Возможные виды брака приведены в табл. 5.

8. Центровать отверстие [1].

8.1. Центровые отверстия используются в качестве установочной базы при обработке деталей в центрах. Основной конус с углом 60° должен быть чисто обработан. Оси центровых отверстий должны совпадать и располагаться по оси заготовки. Центрование производить центровочными сверлами с номинальным диаметром 1,5…6 мм (рис. 4).

8.2. Центрование выполнять двумя способами: механическим и ручным. Механическое центрование выполнять как обычное сверление: заготовка крепится в токарном патроне, а центровочное сверло в сверлильном патроне, установленном в пиноли задней бабки.

а б

Рис. 4. Сверла центровочные: а – комбинированные без предохранительного конуса;б -комбинированные с предохранительным конусом

Таблица 5

Брак при растачивании отверстий

Вид брака	Причины	Способы устранения
Не выдержаны размеры отверстия	Неточность измерения; ошибки при отсчетах по лимбу; отжим резца; несвоевременное выключение продольной подачи при растачивании глухого отверстия	Более внимательно выполнять измерения при установке резца; выбирать люфт в передаче при отсчетах по лимбу поворотом маховичка подачи только в одну сторону; применить более жесткий резец или уменьшить его вылет; продольную подачу
Часть поверхности отверстия осталась необработанной	Мал припуск; неправильная установка заготовки в патроне	Проверить заготовку на достаточность припуска, выверить положение заготовки в патроне по отверстию
Грубая чистовая обработка	Неправильно выбран режим резания; тупой резец или нежесткое его крепление	Уменьшить подачу или увеличить скорость резания; применить более жесткий резец или уменьшить его вылет
Отверстие некруглое	Неравномерный износ переднего подшипника шпинделя; сильный зажим тонкостенной заготовки в патроне	Проверить и отремонтировать станок; зажимать тонкостенную заготовку в цанговом патроне

Перед центрованием торец заготовки чисто подрезать. Подачу сверла производят вручную. Для получения требуемого размера центрового отверстия сверло углубляют в торец на необходимую величину, пользуясь лимбом маховичка задней бабки или шкалой пиноли.

Ручной способ выполняют при помощи патрона для центрования валов. Виды брака представлены в табл. 6.

9. Обработать конические поверхности [1].

9.1. Обработка конусов на токарном станке выполняется: поперечным смещением задней бабки, поворотом верхних салазок, посредством конусной линейки или копировальных приспособлений, широкими угловыми резцами и коническими развертками.

Таблица 6

Брак при центровании отверстий

Вид брака	Причины	Способы устранения
Не выдержаны размеры и форма центровых отверстий	Неверные размеры и форма центрового инструмента; неправильная заточка сверла; ошибки при отсчетах глубины центрования	Проверить размеры и качество заточки инструмента; правильно заточить сверло или заменить его; более внимательно выполнять отсчеты глубины центрования
Поверхность основного конуса дробленная	Тупое сверло; слишком малая подача; нежесткое крепление заготовки; большой вылет пиноли	Заточить сверло; увеличить подачу; уменьшить вылет заготовки из патрона; приблизить заднюю бабку к заготовке
Оси центровых отверстий не совпадают и смещены с оси заготовки	Неверная установка заготовки в патроне; большие заусенцы на торцах заготовки при центрировании ручным способом	Выверить положение заготовки в патроне; удалить заусенцы на торцах заготовки напильником

При всех способах точения конусов резцы следует устанавливать строго на уровне высоты центров станка.

9.2. Применить способы обработки конусов.

9.2.1. Обточить конус при поперечном смещении задней бабки. Применяется только при обработке наружных пологих конусов с невысокой точностью при величине сдвига задней бабки не более 1/50 длины детали. Предпочтение обработке длинных конусов механической подачей резца.

Величина смещения задней бабки определяется по формуле

,

где- длина детали, мм.

Величина смещения может быть установлена следующими способами: измерением расстояния между боковыми сторонами плиты и корпуса бабки; по шкале на заднем торце плиты; по смещению вершин сведенных центров; по лимбу поперечной подачи. В последнем случае в резцедержатель закрепляется резец обратной стороной, который подводится к поверхности пиноли. Затем резец отодвигают назад по лимбу на требуемую величину и к нему подводят заднюю бабку до касания пиноли с резцом. Подобным образом поступают при сдвиге бабки от себя. Для уменьшения разработки центровых отверстий в результате перекоса их относительно центров рекомендуется применять центры со скругленными или шаровыми вершинами.

9.2.2. Обработать конус при повороте верхних салазок суппорта. Применяется при растачивании конусов небольшой длины с различным углом уклона. Длина обработки ограничивается длиной перемещения верхних салазок, которые устанавливаются под углом уклона конуса к оси центров станка. Отсчет угла поворота салазок ведется по круговой шкале с ценой деления 1°. Обработка точных конусов выполняется рядом пробных проточек заготовки. Суппорт неподвижно закрепить на станине, чтобы исключить его сдвиг во время резания. При механическом перемещении верхних салазок можно обрабатывать конусы путем сообщения резцу двух подач – продольной всего суппорта и подачи верхних салазок, повернутых на определенный угол к линии центров станка. В результате сложения двух перемещений резец будет перемещаться с результирующей подачей, направленной к линии центров станка под углом уклона конуса . Таким способом обрабатывают детали с длиной конуса значительно превышающим длину хода верхних салазок суппорта.

9.2.3. Обработать конус при помощи конусной линейки и копировальных приспособлений. Такой способ обработки позволяет значительно повысить производительность и точность обработки.

На рис. 5 представлены вышеназванные приспособления.

9.2.4. Обработать конус широким угловым резцом. Таким способом обрабатываются короткие наружные и внутренние конусы длиной до 20…25 мм продольной или поперечной подачей. Режущая кромка резца должна быть строго прямолинейна. На ней недопустимы даже незначительные зазубрины. Резец устанавливают по шаблону так, чтобы режущая кромка располагалась под углом уклона конуса к оси детали. Режимы резания соответствуют обработке фасонных поверхностей.

9.2.5. Обработать крутой конус. Для облегчения обработки конических поверхностей с большим углом уклона им рекомендуется сначала придать ступенчатую форму точением или рассверливанием несколькими сверлами с целью удаления основного слоя металла. При принятых диаметрах ступеней длину их от торца можно определить по формуле

для конических отверстий =,

для наружных конусов =,

где - длина ступени от торца детали, мм;

- больший диаметр конического отверстия с припуском на обработку, мм;

- меньший диаметр наружного конуса с припуском на обработку, мм;

- принятый диаметр ступени, мм;

К- конусность.

а

а

б

Рис. 5. Приспособления для обработки конусов: а- конусная линейка:1 - салазки,2 - ось,3 - ползун,4 - кронштейн,5 - телескопический винт,6 - копирная линейка,7 - рукоятка,8 - тяга,9 -кронштейн;б -механическое копировальное приспособление:1 -корпус,2 -сухарь,3 -копир, 4 - пиноль,5 - резец,6 и 8 -шарниры,7- тяга,9 - кронштейн,10 - пружины,11 - рукоятка,12- эксцентрик

На чистовую обработку точением оставить припуск на диаметр 1,0…1,5 мм в зависимости от размера конуса. Брак при обработке конусов включает следующие виды: не прямолинейность образующей конуса; неправильная конусность; неверные диаметры при правильной конусности; недостаточная чистота обработки.

Не прямолинейность образующей получается при установке вершины резца выше или ниже линии центров станка. Устранить это можно проверкой и правильной установкой резца.

Неправильная конусность получается: при неточном повороте верхних салазок или конусной линейки на угол уклона конуса; при неправильном смещении задней бабки; при разной длине заготовок или неодинаковой глубине центровых отверстий у них; при неправильной установке углового резца. Эти погрешности устраняются более внимательной наладкой станка, проверкой длины заготовок и размеров центровых отверстий. Неверные диаметры конуса при правильной конусности могут получиться в результате неточной длины конического участка детали, ошибок отсчета установки резца на размер по лимбу. В некоторых случаях такой вид брака можно исправить подрезкой торца детали. Брак предупреждается проверкой длины конического участка заготовки и более внимательным выполнением отсчетов по лимбу. Недостаточная чистота обработки является следствием тех же причин, что и при обточке наружных поверхностей или расточки цилиндрических поверхностей.

10. Нарезать резьбу [1].

10.1. Нарезать наружную резьбу плашкой. Подготовить заготовку под резьбу. Перед нарезанием поверхность заготовки обточить до размера на 0,1…0,4 мм меньше наружного диаметра резьбы. Такое снижение диаметра делают с целью предотвращения срыва вершинок резьбы вследствие частичного выдавливания металла при резании. Более точно диаметр стержня под резьбу определяется по табл. 7 - 8.

10.2. Нарезать резьбу плашкой за одну установку. Для этого следует выполнить следующее:

- убедиться, что пиноль и шпиндель станка сосны;

- установить заднюю бабку как можно ближе к заготовке и закрепить на станине;

- закрепить плашку в резьбонарезном патроне и установить в пиноль задней бабки;

- настроить резьбонарезной патрон на требуемую длину нарезания по первой заготовке.

После выполнения подготовительных работ плашку подводят к вращающейся заготовке ручной подачей, производят равномерный поджим до нарезания 2…3 полных витков резьбы. Затем подачу прекращают, так как дальнейшее нарезание осуществляется самозатягиванием, при котором плашка навинчивается на заготовку, как гайка на винт. Конические резьбы нарезаются с принудительной подачей плашки почти на всей длине обработки.

В конце нарезания переключают станок на обратное вращение шпинделя и свинчивают плашку. При нарезании резьб круглыми плашками на заготовках из конструкционных углеродистых сталей скорость резания устанавливается равной 2,5…4,0 м/мин.

Таблица 7

Величина занижения диаметра стержня для нарезания

метрических резьб

Шаг резьбы, мм	Занижение диаметра стержня, мм	Допустимое отклонение, мм		Шаг резьбы, мм	Занижение диаметра стержня, мм	Допустимое отклонение, мм
		Класс резьбы				Класс резьбы
		1 – 2-й	3-й			1 – 2-й	3-й
0,2	0,02	-0,04	-0,04	1,25	0,1	- 0,1	- 0,2
0,25	0,03	-0,04	-0,04	1,5	0,12	- 0,12	- 0,23
0,3	0,04	-0,04	-0,04	1,75	0,14	- 0,12	- 0,24
0,35	0,04	-0,04	-0,04	2,0	0,16	- 0,13	- 0,25
0,4	0,05	-0,05	-0,05	2,5	0,16	- 0,17	- 0,32
0,45	0,05	-0,06	-0,06	3,0	0,16	- 0,21	- 0,36
0,5	0,06	-0,06	-0,06	3,5	0,16	- 0,24	- 0,39
0,6	0,06	-0,07	-0,07	4,0	0,16	- 0,26	- 0,44
0,7	0,06	-0,08	-0,08	4,5	0,16	- 0,29	- 0,49
0,75	0,06	-0,09	-0,09	5,0	0,16	- 0,34	- 0,54
0,8	0,06	-0,1	-0,16	5,5	0,16	- 0,39	- 0,59
1,0	0,08	-0,1	-0,17	6,0	0,16	- 0,44	- 0,64

10.3. Нарезать внутреннюю резьбу метчиком. Отверстия в заготовке под резьбу выполняют сверлением, рассверливанием либо растачиванием в зависимости от размера и точности резьбы. Диаметр сверла для отверстия под метрическую резьбу определяется с учетом частичного выдавливания металла в процессе резания по формуле

d_св = ,

где - наружный диаметр резьбы, мм;

- шаг резьбы, мм.

Таблица 8

Величина занижения диаметра стержня для нарезания дюймовой и трубной цилиндрических резьб

Дюймовая			Трубная
Номиналь- ный размер резьбы, мм	Диаметр стержня, мм		Номинальный размер резьбы, мм	Диаметр стержня, мм
	Номи-нал	Допуск.		Номи-нал	допуск.
					Класс 2-й	Класс 3-й
3/16	4,58	-0,21	1/8	9,67	-0,23	-0,32
1/4	6,14	-0,24	1/4	13,1	-0,26	-0,34
5/16	7,72	-0,24	3/8	16,6	-0,26	-0,36
3/8	9,3	-0,24	1/2	20,88	-0,28	-0,38
7/16	10,87	-0,24	5/8	22,84	-0,28	-0,38
1/2	12,42	-0,32	3/4	26,37	-0,28	-0,38
9/16	14,0	-0,32	7/8	30,13	-0,3	-0,4
5/8	15,57	-0,32	1	33,17	-0/31	-0,44
3/4	18,73	-0,32	1 1/8	37,82	-0/31	-0,44
7/8	21,87	-0,41	1 1/4	41,83	-0/31	-0,44
1	25,02	-0,41	1 3/8	44,24	-0/31	-0,44

Нарезание резьбы метчиком осуществляется аналогично выполнению резьб плашкой. Если резьба нарезается комплектом метчиков, следует соблюдать последовательность их работы и своевременно очищать отверстие от стружки перед каждым последующим метчиком.

10.4. Нарезать резьбу резцом. Резьбовые резцы применяются для нарезания резьб крупных размеров по диаметру, длине или шагу, для резьб, которые должны быть сосны с другими поверхностями детали и при повышенной точности их обработки. Этот способ применяется в тех случаях, когда другими способами нарезать резьбу не представляется возможным. Для универсальных работ преимущественно пользуются стержневыми и державочными резьбовыми резцами (рис. 6). От точности установки резца относительно оси детали во многом зависит точность нарезаемой резьбы. Для правильного расположения резца на станке пользуются установочными шаблонами.

а

а б

в г

д

Рис. 6. Резцы для нарезания резьбы: а - резьбовые для наружной метрической резьбы;б - резьбовые для внутренней метрической резьбы;в -резьбовые для наружной трапецеидальной резьбы;г - резьбовые для внутренней трапецеидальной резьбы;д - резьбовые державочные

Такой шаблон прижимают к обработанной поверхности детали, а в его профильную канавку вводят головку резца и контролируют точность установки по просвету. Резьбовые резцы устанавливают строго на уровне оси центров станка, в противном случае профиль резьбы получится криволинейным в осевой плоскости. Далее производится настройка станка на шаг резьбы. Если конструкция станка позволяет произвести такую настройку методом сменных шестерен, то следует сделать расчет сменных шестерен по числу зубьев. В этом случае подбор чисел зубьев сменных колес выполняют по передаточному отношению гитары

= ,

где - передаточное отношение сменных колес гитары;

S_p- шаг нарезаемой резьбы, мм;

S_x - шаг резьбы ходового винта, мм;

i_p-передаточное отношение реверсивного механизма в большинстве случаев равно 1.

Винтовую канавку прорезают за несколько черновых и чистовых проходов в зависимости от величины шага и материала обрабатываемой детали. В конце каждого прохода поперечным движением на себя резец быстро выводят из канавки и обратным ходом станка возвращают суппорт в исходное положение.

При нарезании кратных резьб, когда шаг ходового винта делится без остатка на шаг нарезаемой резьбы, маточную гайку в конце рабочего хода суппорта можно выключать и возвращать его в исходное положение ускоренно вручную или механически. В этом случае при повторном включении маточкой гайки в любом положении суппорта резец попадет в предварительно нарезанную винтовую канавку.

Подачу резца на глубину резания треугольной резьбы выполняют различными способами.

Во время черновых проходов, когда срезается относительно толстая и жесткая стружка, канавку следует прорезать так, чтобы резец резал только одной режущей кромкой. В противном случае стружки, срезаемые обеими кромками, сталкиваются, тормозят друг друга, и резание затрудняется. Для этого резец подают в начале каждого прохода продольно и поперечно рукоятками верхних и поперечных салазок суппорта. Соотношение этих подач примерно 0,5…0,6.

Тот же результат можно получить при перемещении резца верхними салазками параллельно стороне профиля резьбы. С этой целью их разворачивают под углом 60° к оси центров станка для метрических резьб или 62°30' – для дюймовых.

При чистовых проходах, когда срезаются тонкие стружки, резец углубляют в канавку только поперечной подачей. Схема нарезания резьб с прямоугольным и трапецеидальным профилями выбирается в зависимости от вершины шага.

Мелкие резьбы с шагом до 3…4 мм обычно нарезаются одним чистовым резцом, более крупные – последовательно несколькими резцами.

Прямоугольные резьбы с крупным шагом предварительно прорезается одним или двумя черновыми резцами с припуском по всему профилю 0,3…0,6 мм на окончательное нарезание чистовым резцом.

Трапецеидальные резьбы с малым шагом (не более 4 мм) нарезаются двумя резцами: предварительно прямоугольным канавочным резцом по ширине дна канавки, а на полную глубину и окончательно чистовым профильным резцом. При более крупном шаге рекомендуется после чернового резца обработать раздельно правую и левую стороны канавки узким профильным резцом, а затем калибровать ее чистовым резцом.

Трапецеидальные резьбы с крупным шагом часто нарезают в такой последовательности. Вначале прорезают прямоугольную канавку до среднего диаметра резьбы (глубина ¼ шага) шириной на 0,4…0,5 мм меньше ½ шага. Затем ее обрабатывают на полную глубину профиля узким канавочным резцом по ширине впадины. После чего резьбу калибруют чистовым профильным резцом. Правые резьбы нарезаются движением резца от задней бабки к

передней, левые – наоборот. При нарезании внутренней правой резьбы в глухом отверстии очень трудно наблюдать за процессом резания и определить момент вывода резца из узкой канавки в конце резьбы. С целью устранения указанных неудобств можно пользоваться левым резьбовым резцом с перемещением его во время резания от внутреннего торца отверстия к задней бабке при обратном вращении шпинделя. Подобным образом можно нарезать наружные правые резьбы, ограниченные в конце уступом. Резание в этом случае также начинают от канавки при обратном вращении шпинделя и перемещении суппорта к задней бабке. Благодаря свободному выходу резца в конце нарезания создается возможность работы с высокими скоростями резания.

Виды брака при нарезании резьб представлены в табл. 9.

Таблица 9

Брак при нарезании резьбы

Вид брака	Причины	Способы устранения
Неполная высота профиля или срыв вершинок резьбы	Неверно выбран диаметр поверхности заготовки под резьбу	Уточнить диаметр поверхности заготовки по таблицам и формулам или проверить его при нарезании пробных заготовок
Перекос профиля резьбы	Неправильная установка резца	Уточнить расположение резца относительно оси детали по шаблону. Проверить шаблон
Неправильный угол профиля резьбы	Неверная заточка профиля резца	Проверить резец и шаблон. Переточить резец
Неточность шага резьбы	Неравномерный износ ходового винта или неправильный подбор сменных колес гитары	Изношенный ходовой винт заменить. Уточнить число зубьев сменных колес повторным расчетом
Стороны профиля непрямолинейны в осевой плоскости	Резьбовой резец установ-лен не на уровне оси центров станка	Уточнить положение резца по высоте на станке
Не выдержаны диаметры резьбы	Износ метчика (плашки), неправильная их заточка, неточность подачи резца на размер по лимбу	Заменить метчик (плашку); правильно их заточить; внимательно вести отсчет по лимбу

Расчетные формулы режимов резания.

Скорость резания v определяется для наружного продольного и поперечного точения по формуле

При отрезании, прорезании и фасонном точении

где C_v – коэффициент, зависящий от характеристик обрабатываемого материала и материала режущей части инструмента 2, 3; Т – стойкость инструмента, мин; t – глубина резания, мм; S – подача, мм/об; m_v, x_v, y_v – коэффициенты, представлены в 2; K_v – поправочный коэффициент, учитывающий реальные условия резания, при этом для однолезвийной обработки:

,

где ,,,,,,исоответственно коэффициенты, учитывающие качество материала инструмента2; состояние поверхности заготовки2; свойства обрабатываемого материала2; главный угол резца в плане

2; вспомогательный угол резца в плане2; радиус при вершине резца2; поперечное 2сечение державки резца; вид обработки.

Для стали:

где коэффициент, характеризующий группу стали по обрабатываемости,2;n_v– показатель степени2.

Для чугуна

серого:

ковкого: .

Частота вращения шпинделя станка nопределится как

,

где D– диаметр обрабатываемой поверхности, сверла или диаметр фрезы, мм.

Оценка режимов резания производится по мощности, потребляемой на резание. Для этого вычисляется усилие резания (сила резания или крутящий момент). Так, например, при наружном продольном и поперечном точении, растачивании и отрезании, прорезании и фасонном точении тангенциальная составляющая силы резания , Н,

Коэффициент , показатели степеней,,зависят от физико-механических свойств материала заготовки и инструмента, вида работ и определяются по2. При отрезании, прорезании и фасонном точенииtдлина лезвия резца.

Поправочный коэффициент представляет произведение ряда коэффициентов

учитывающих изменение против табличных условий резания 2.

Мощность резания N_рез, определяется по формуле

Полученное значение сравнить с мощностью на шпинделе станка в соответствии с неравенством

N_рез <N_шп,

где N_шп=N_дв·h_ст

h_стКПД станка, равный 0,750,85.

Произвести расчеты технологических режимов резания в соответствии с индивидуальным заданием, представленным в табл. 10 и сравнить полученное значение мощности на шпинделе станка с мощностью резания по выше приведенному неравенству. Выбрать марку станку с учетом конструктивных особенностей обрабатываемой детали

Содержание отчета

1. Эскиз обрабатываемых заготовок с указанием материала.

2. Эскизы (описание) основных операций и переходов.

3. Характеристика применяемых приемов и переходов.

4. Расчеты режимов резания по варианту (см. табл.10).

5. Выводы.

Таблица 10